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GOTO (conjunto de telescopios)

El Observador Óptico Transitorio de Ondas Gravitacionales ( GOTO ) es un conjunto de telescopios ópticos robóticos optimizados para el descubrimiento de contrapartes ópticas de eventos de ondas gravitacionales [1] y otras señales de múltiples mensajeros . El conjunto consta de una red de sistemas de telescopios, cada uno de los cuales consta de ocho telescopios de 0,4 m en un solo soporte . [2]

A partir de mayo de 2023, la red consta de dos sitios, cada uno con dos sistemas. GOTO-N (Norte) ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) en la isla de La Palma , España [3] y GOTO-S (Sur) ubicado en el Observatorio Siding Spring (SSO), Australia . [4]

El proyecto está dirigido por un consorcio internacional de universidades y otros institutos de investigación, entre los que se incluyen la Universidad de Warwick , la Universidad de Monash , la Universidad de Sheffield , la Universidad de Leicester , el Observatorio de Armagh , el Instituto Nacional de Investigación Astronómica de Tailandia , el Instituto de Astrofísica de Canarias , la Universidad de Portsmouth y la Universidad de Turku . [5]

Diseño y funcionamiento

Telescopios

Cada sistema GOTO puede apuntar de forma independiente, mientras que cada telescopio unitario (UT) tiene una orientación fija en la montura , por lo que los 8 deben apuntar a la vez. La orientación de cada UT está desfasada de los demás para cubrir el área adyacente del cielo, con una pequeña superposición entre ellos. Esto da como resultado que cada sistema GOTO actúe como un único telescopio grande con un campo de visión (FoV) muy amplio. [2]

La galaxia de Andrómeda , con una superposición que muestra el campo de visión de un solo telescopio de unidad GOTO.
Posiciones relativas de cada unidad de telescopio en un solo sistema GOTO.

Los UT son telescopios newtonianos ASA H400 , cada uno con una apertura de 400 mm y una longitud focal de 960 mm (f/2,4). [2] Cada telescopio está equipado con un enfocador, una rueda de filtros y una cámara Finger Lakes Instrumentation (FLI) ML50100, [2] basada en el sensor CCD Onsemi KAF-50100. [6] La rápida relación focal de f/2,4 y el gran sensor de imagen dan como resultado un campo de visión relativamente grande, y cada sistema GOTO tiene un campo de visión total de aproximadamente 40 grados cuadrados, [2] alrededor de 200 veces el área de la Luna llena en el cielo. La rápida relación focal también significa que solo se necesita una pequeña cantidad de tiempo para observar cada área del cielo, y cada visita requiere solo 3 minutos de tiempo de exposición. [2]

Identificación de transitorios

GOTO utiliza imágenes diferenciales para identificar cambios en los objetos existentes y la aparición de nuevos transitorios. [7] Las imágenes del cielo se comparan con observaciones anteriores de la misma región, y al encontrar la diferencia entre estas dos imágenes se mostrarán solo los cambios en la nueva imagen. Las fuentes dentro de estas imágenes diferenciales se pueden detectar automáticamente. El uso de imágenes diferenciales de esta manera produce muchos miles de fuentes candidatas por imagen, la gran mayoría de las cuales son artefactos del procesamiento y no transitorios reales. [8] [9] GOTO utiliza un clasificador "real-falso" basado en una red neuronal convolucional para identificar qué fuentes es probable que sean reales. [9]

Explosiones de rayos gamma

Además del seguimiento de los eventos de ondas gravitacionales, GOTO puede responder a las detecciones de estallidos de rayos gamma (GRB) . [10] El 11 de septiembre de 2023, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi detectó un estallido de rayos gamma (GRB 230911A) [11] y las observaciones de seguimiento de GOTO descubrieron una contraparte óptica (GOTO23akf/AT 2023shv), [12] que luego fue confirmada como un resplandor de GRB por el telescopio de rayos X Swift . [13]

Estudio de todo el cielo

Ubicación de GOTO-N en La Palma frente a la costa de Marruecos y GOTO-S en el este de Australia
GOTO-N
GOTO-N
IR A-S
IR A-S
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Ubicaciones de GOTO-N y GOTO-S.

El modo de funcionamiento típico de GOTO cuando no se lleva a cabo una campaña de seguimiento es inspeccionar todo el cielo visible. Como hay sitios ubicados tanto en el hemisferio norte como en el sur, el cielo visible para GOTO son todas las áreas que son visibles por la noche desde cualquier lugar de la Tierra. Si ambos sitios tienen buenas condiciones climáticas, se puede observar todo el cielo visible cada 2 o 3 días. [2]

Estas observaciones se procesan utilizando imágenes diferenciales que permiten el descubrimiento fortuito de transitorios no relacionados con eventos de múltiples mensajeros, como supernovas , eventos de disrupción de mareas y transitorios ópticos azules rápidos . [7]

Historia

Recuento total (línea) y mensual (barra) de transitorios descubiertos por GOTO entre 2020 y el 11 de septiembre de 2024.

La primera fase del desarrollo de GOTO fue el despliegue de un sistema prototipo ubicado en el sitio planificado del nodo norte, que consta de cuatro telescopios unitarios en una montura hecha a medida. [7] El sistema prototipo se implementó durante la segunda serie de observaciones de LIGO - Virgo Collaboration (LVC) (O2), logrando su primera luz en junio de 2017 [7] y su inauguración oficial el 3 de julio de 2017. [3]

El sistema prototipo estuvo activo durante la primera mitad de la tercera serie de observaciones de LVC (O3a), que se desarrolló entre abril y octubre de 2019. [14] Durante este tiempo, GOTO pudo responder a eventos de ondas gravitacionales y comenzar a observar dentro del minuto siguiente a la recepción de las alertas (si la región de origen era visible). [15]

A fines de 2019, se otorgó financiación para ampliar la red con dos sistemas GOTO completos y un sitio duplicado en Australia. [16] En 2020, se estaba implementando el primer sistema completo del nodo norte, y el segundo sistema está planificado para principios de 2021 y el sitio australiano está planificado para más adelante ese año. [17]

El despliegue del segundo sistema norte se completó en agosto de 2021 [18] y, a pesar de los retrasos debido a la erupción volcánica de 2021 , el nodo norte completo se completó en diciembre de 2021 con la actualización del prototipo a la configuración de hardware final. [19]

A fines de 2022, se preparó el sitio para el segundo nodo GOTO (GOTO-S) en el Observatorio Siding Spring (SSO) y se instalaron las dos cúpulas. [20] [21] En mayo de 2023 se anunció que ambos sistemas en SSO se habían instalado con éxito. [22]

Descubrimientos

Hasta el 11 de septiembre de 2024, los datos de GOTO se han utilizado en el descubrimiento de 1013 fenómenos astronómicos transitorios, de los cuales 141 se han clasificado como supernovas y uno como un evento de disrupción de marea. [23] [24]

Referencias

  1. ^ "Estrellas de neutrones: un nuevo telescopio detecta la colisión de soles muertos". BBC News . 21 de julio de 2022 . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  2. ^ abcdefg Dyer, Martín J.; Steeghs, Danny; Galloway, Duncan K.; Dhillon, Vik S.; O'Brien, Paul; Ramsay, Gavin; Noysena, Kanthanakorn; Pallé, Enric; Kotak, Rubina; Bretón, René; Nuttall, Laura; Pollacco, Don; Ulaczyk, Krzysztof; Lyman, José; Ackley, Kendall D. (13 de diciembre de 2020). "El observador transitorio óptico de ondas gravitacionales (GOTO)". En Marshall, Heather K.; Spyromilio, Jason; Usuda, Tomonori (eds.). Telescopios terrestres y aéreos VIII . vol. 11445. ESPÍA. págs. 1355-1362. arXiv : 2012.02685 . Código Bibliográfico : 2020SPIE11445E..7GD. doi : 10.1117/12.2561008. ISBN: 978-1-5106-3677-4.S2CID216906754  .​
  3. ^ ab "GOTO, un nuevo telescopio robótico para el Observatorio del Roque de los Muchachos". Instituto de Astrofísica de Canarias • IAC . 3 de julio de 2017 . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  4. ^ Yazgin, Evrim (7 de julio de 2022). «Nuevos telescopios en Australia para ayudar a encontrar ondas gravitacionales». cosmosmagazine.com . Consultado el 24 de enero de 2024 .
  5. ^ Steeghs, Danny (2 de noviembre de 2017). "Persiguiendo la luz desde la cresta de una ola". Nature Astronomy . 1 (11): 741. Bibcode :2017NatAs...1..741S. doi :10.1038/s41550-017-0317-8. ISSN  2397-3366.
  6. ^ "Nuevo sensor KAF-50100 con microlentes". www.flicamera.com . Consultado el 30 de enero de 2024 .
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  20. ^ "GOTO-Sur". Universidad Nacional de Australia. 29 de enero de 2024. Consultado el 29 de enero de 2024 .
  21. ^ Ulaczyk, Krzysztof (8 de diciembre de 2022). "Se erigen nuevas cúpulas GOTO en el Observatorio Siding Spring". goto-observatory.org . Consultado el 25 de enero de 2024 .
  22. ^ Ulaczyk, Krzysztof (8 de mayo de 2023). "Se instalaron dos nuevos conjuntos de telescopios en el Observatorio Siding Spring". goto-observatory.org . Consultado el 26 de enero de 2024 .
  23. ^ "TNS Transients Statistics, Skymaps and Plots | Transient Name Server" (Estadísticas, mapas celestes y gráficos de transitorios de TNS | Servidor de nombres transitorios). www.wis-tns.org . Unión Astronómica Internacional. Archivado desde el original el 11 de septiembre de 2024 . Consultado el 11 de septiembre de 2024 .
  24. ^ "AT 2023lli | Servidor de nombres transitorio". www.wis-tns.org . Archivado desde el original el 2024-02-03 . Consultado el 2024-02-03 .